本發明涉及一種適合激光熔覆的合金粉末材料，特別是涉及一種激光制造連鑄機出坯輥道的鎳基合金粉末。
背景技術：
連鑄機出坯輥道是冶金行業常用設備，其服役環境十分惡劣（溫度高達1100 °C、與鋼坯存在嚴重機械磨損等），易因高溫腐蝕和磨損而造成表面耗損和損傷，使輥道的外圓尺寸減小，在運行中受力時易變形和失效。在煉鋼車間，輥道是運送從連鑄結晶器出來的鋼坯必不可少的設備，它貫穿車間整個生產作業線，占車間設備總重量的20%-30%，輥道的質量和運轉情況在很大程度上關系著煉鋼車間的產量和生產效率，甚至關系到整個軋制工藝流程的連續性。由于連鑄生產過程中需要輸送的鋼坯重量大、表面溫度高，加之冷卻水冷卻時產生的大量的水蒸汽，使連鑄輸送輥道在工作時長期處于高溫、高濕、冷熱疲勞、摩擦磨損等惡劣工況環境下，極易使輸送輥道表面發生磨損和出現溝槽兩種失效形式，造成輸送輥道變形或破壞。輸送輥道在高溫高濕環境下，抗氧化、耐磨性能不足將導致鋼坯表面出現磨損溝槽，嚴重影響鋼坯的表面質量，甚至造成整個鋼坯報廢。同時，輥道的變形或者破壞，將導致連鑄生產中鋼坯偏離預定軌跡，或導致附近的其它輥道過載，甚至造成安全生產事故，因此，連鑄生產中的輸送輥道出現變形或者破壞時，必須停產，予以維修或者更換，成本很高，而且更換輥道的周期長且鋼材浪費嚴重。目前，連鑄輸送輥道出現失效的頻率較高，造成連鑄生產頻繁停產，嚴重影響鋼坯產量和生產效率，使鋼企的成本顯著提高，嚴重影響企業的經濟效益。
目前，鋼廠一般通過堆焊修復和后續機械加工對受損輥道進行尺寸形狀恢復。由于工藝所限，堆焊采用的材料通常為鉻錳硅型合金。但是，這種材料的堆焊層并不能大幅度提高輥道的抗氧化和耐磨性能，且堆焊也并非一種理想的可實施高效并大面積修復的工藝。
激光熔覆技術誕生于20世紀80年代，原本是材料科學與工程學科中的一項表面強化技術，主要目的是要在低廉的基體材料上面用高功率激光熔覆一層高性能材料，制備具有優異的耐磨性、耐腐蝕性、抗高溫、高減磨性涂層，代替昂貴的整體塊狀材料。正是這種核心技術，使激光再制造能夠把高性能專用金屬材料做到各類金屬結構部件的表面，從而創造出前所未有的新性能和高性價比。除此之外，激光再制造技術還具有熱影響區小、自動化程度高、可以進行微細加工等眾多特點，能解決許多傳統加工方法無法解決的技術難題。目前，激光再制造已經成為高端裝備制造業不可或缺的一種技術手段。
但是，目前市場上激光熔覆專用的合金粉末并不多見，而噴焊、噴涂等傳統工藝所使用的合金粉末，是按不同比例加以調配，并以機械混粉的形式配制所需的各種鎳基、鈷基、鐵基合金粉末。這些混合合金粉末存在諸如混合不均勻、顆粒度差異大、熔點不同、成分偏差、膨脹系數不同等問題，導致在實際熔覆中無法控制裂紋、氣孔、偏析、性能不穩、不易機加等缺陷。
因此，研究開發出新的具有耐蝕耐磨能力的、性能穩定的激光熔覆用鎳基合金粉末，是本技術領域里的重大課題，經本申請人檢索查證：國內外尚無這方面的相關報道。
技術實現要素：
本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題，通過反復研究改進，給出了具有硬度高、耐腐蝕、耐磨性好的激光制造連鑄機出坯輥道的鎳基合金粉末。本發明給出的這種特定的鎳基合金粉末能夠在輥道上熔覆一層無裂紋、無雜質、組織致密的耐磨耐蝕層，大幅度提高了輥道的使用壽命。該鎳基合金粉末通過添加鉻、鉬來提高熔覆區域的抗高溫氧化性能，特別是通過添加硼、硅等元素進行合金基體強化，改善熔覆性能，并且硼、硅等元素具有一定的自脫氧和造渣能力，提高液態金屬的潤濕能力；通過添加一定量的鎢元素，提高涂層中硬質相的體積比，從而提高熔覆層的耐磨性能；通過添加稀土元素鈰，進行基體晶粒細化和晶界強化。通過調整各元素間成分的配比，使得到的熔覆層無夾雜、氣孔以及裂紋等缺陷，且耐蝕、耐磨損性能良好，適用于連鑄機出坯輥道的激光熔覆粉末。
本發明給出的技術方案是：這種激光制造連鑄機出坯輥道的鎳基合金粉末，其特點是所述鎳基合金粉末的材料成分按重量百分比計的配比如下。
C：3.0-3.4%，Cr：7-10%，Fe：2.0-4.0%，Si：0.4-0.8%。
Mo：2-6%，B：0.9-1.2%，Mn：0.1-0.4%，W:29-32%，Ce：0.15-0.35%， Ni：余量。
本發明給出的具有耐蝕耐磨的激光熔覆用鎳基合金粉末是通過純凈化冶煉、熔體處理和電磁場細化等，研制出高溫環境下抗氧化及耐磨的激光熔覆用合金材料，使晶粒細化和均勻化，借助超聲霧化制粉技術，獲得顆粒成分均勻、粒度分布均勻、分散度高的激光熔覆用合金粉體，粒度是－100+320目。
本發明給出的具有耐蝕、耐磨性能的激光熔覆用鎳基合金粉末，在實際熔覆操作中采用5KW CO2激光器，在連鑄機出坯輥道熔覆所述粉末的工藝參數是：功率：3500-4000W，光斑尺寸：2×4mm，掃描速度：400-500mm/min，搭接率：50%，采用同步送粉裝置將激光熔覆粉末自動送入激光熔覆，熔覆后厚度：1.0-1.5mm。
本發明具有耐蝕、耐磨性能的激光熔覆用鎳基合金粉末材料，主要應用于連鑄機出坯輥道。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明通過分析材料中不同元素特性，設計出適合連鑄機出坯輥道的耐蝕耐磨材料，該鎳基合金粉末通過添加鉻、鉬來提高熔覆區域的抗高溫氧化性能，特別是通過添加硼、硅等元素進行合金基體強化，改善熔覆性能，并且硼、硅等元素具有一定的自脫氧和造渣能力，提高液態金屬的潤濕能力；通過添加一定量的鎢元素，提高涂層中硬質相的體積比，從而提高熔覆層的耐磨性能；通過添加稀土元素鈰，進行基體晶粒細化和晶界強化。通過調整各元素間成分的配比，使得到的熔覆層無夾雜、氣孔以及裂紋等缺陷，且耐蝕、耐磨損性能良好，適用于連鑄機出坯輥道的激光熔覆粉末。
具體實施方式
實施例1。
用5KW CO2激光器，對連鑄機出坯輥道（材質是45號鋼）進行激光熔覆。使激光制造輥道的耐磨耐蝕性能與原型新品相比提高6倍以上，成本僅是新品的50％左右。
設計的鎳基合金粉末合金元素的質量百分數是。
C：3.1%，Cr：9.2%，Fe：3.4%；Si：0.51%， Mo：4.5%，B：0.98%，Mn：0.37%，W:31.2%；Ce：0.22； Ni：余量。
其熔覆工藝參數是：功率：3500-4000W，光斑尺寸：2×4mm，掃描速度：400~500mm/min，搭接率：50%，采用同步送粉裝置將激光熔覆粉末自動送入激光熔覆，熔覆后厚度：1.0-1.5mm。
實施例2。
用5KW CO2激光器，對連鑄機出坯輥道（材質是45號鋼）進行激光熔覆。使激光制造輥道的耐磨耐蝕性能與原型新品相比提高6倍以上，成本僅是新品的50％左右。
設計的鎳基合金粉末合金元素的質量百分數是。
C：3.2%，Cr：8.5%，Fe：2.9%；Si：0.74%， Mo：5.6%，B：1.12%，Mn：0.29%，W:30.5%；Ce：0.17； Ni：余量。
其熔覆工藝參數是：功率：3500-4000W，光斑尺寸：2×4mm，掃描速度：400~500mm/min，搭接率：50%，采用同步送粉裝置將激光熔覆粉末自動送入激光熔覆，熔覆后厚度：1.0-1.5mm。
實施例3。
用5KW CO2激光器，對連鑄機出坯輥道（材質是45號鋼）進行激光熔覆。使激光制造輥道的耐磨耐蝕性能與原型新品相比提高6倍以上，成本僅是新品的50％左右。
設計的鎳基合金粉末合金元素的質量百分數是。
C：3.32%，Cr：7.5%，Fe：3.2%；Si：0.63%， Mo：4.9%，B：1.07%，Mn：0.17%，W:29.6%；Ce：0.16； Ni：余量。
其熔覆工藝參數是：功率：3500-4000W，光斑尺寸：2×4mm，掃描速度：400~500mm/min，搭接率：50%，采用同步送粉裝置將激光熔覆粉末自動送入激光熔覆，熔覆后厚度：1.0-1.5mm。